Orientador: Ketty Abaroa de Rezende / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Matemática, Estatística e Computação Científica / Made available in DSpace on 2018-08-16T08:12:09Z (GMT). No. of bitstreams: 1 MontufarLopez_HernanRoberto_D.pdf: 8015438 bytes, checksum: 1175f8d0f78fe476b09178b6e50f10ec (MD5) Previous issue date: 2010 / Resumo: Em [6] são apresentadas condições necessárias e suficientes para a estabilidade estrutural e o teorema de densidade para campos de vetores em 2-variedades com singularidades simples dos seguintes tipos: cone, guarda-chuva de Whitney, ponto duplo e ponto triplo. Nesta tese, estudamos os fluxos induzidos por estes campos de vetores, que denominamos fluxos Gutierrez-Sotomayor, do ponto de vista topológico utilizando a teoria de Conley. Apresentamos uma fórmula dinâmico-topológica que relaciona o índice de Conley de uma variedade com singularidades simples M que possui uma estratificação que a decompõe numa união disjunta da sua parte regular e da sua parte singular. Usando essa estratificação mostramos que se a singularidade está na parte singular S de M o seu índice pode ser calculado tanto com respeito a M como com respeito a S. Definimos uma função de Lyapunov, neste contexto, e mostramos sua existência para fluxos sem órbitas periódicas e sem ciclos singulares. Em seguida, por uma análise da seqüência de homologia longa exata de um par índice determinamos propriedades que um grafo de Lyapunov deve satisfazer para estar associado a um fluxo. Também abordamos a questão da realização de grafos de Lyapunov abstratos. Para isto, primeiramente apresentamos a igualdade de Poincaré-Hopf, para o caso bidimensional, que caracteriza a relação entre o primeiro número de Betti das 1-variedades ramificadas que são fronteiras de um bloco isolante com seu número de componentes de fronteira e o índice numérico de Conley. Em seguida, mostramos que dados números inteiros positivos que satisfaçam a condição de Poincaré-Hopf sempre é possível construir um bloco isolante que satisfaz estes dados dinâmicos e homológicos / Abstract: In [6] a characterization and genericity theorem for C1-structurally stable vector fields tangent to a 2-dimensional compact subset M of Rk are established. Also in [6], new types of structurally stable singularities and periodic orbits are presented. In this thesis we study the continuous flows associated to these vector fields, which we refer to as the Gutierrez-Sotomayor flows on manifolds M with simple singularities using Conley Index Theory. We consider a stratification of M which decomposes it into a union of its regular and singular strata. We prove certain Euler type formulas which relate topology of M and dynamics on the singular strata. We show the existence of a Lyapunov function for Gutierrez-Sotomayor flows without periodic orbits and singular cycles in this context. Using long exact sequence analysis of index pairs we determine necessary and sufficient conditions for a Gutierrez-Sotomayor flow to be defined on an isolating block. We organize this combinatorially with the aid of Lyapunov graphs and using a Poincar'e-Hopf equality we give necessary conditions for a Lyapunov graph to be associated to a Gutierrez-Sotomayor flow and we also prove these conditions are sufficient / Doutorado / Geometria e Topologia / Doutor em Matemática

Orientador: Fernando Galembeck / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Quimica / Made available in DSpace on 2018-08-16T12:34:45Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Gouveia_RubiaFigueredo_D.pdf: 6255414 bytes, checksum: b9783ee801d3d18f57579c596a700bab (MD5) Previous issue date: 2010 / Resumo: Os fenômenos eletrostáticos e suas consequências são familiares para a maioria das pessoas, mas o conhecimento sobre este tópico ainda é bastante empírico. Persistem grandes dificuldades na correlação de idéias fundamentais da teoria atômico-molecular com observações experimentais da eletrostática de materiais isolantes. A hipótese explorada nessa tese é: a atmosfera é uma fonte de cargas elétricas em isolantes, devido à partição de grupos OH- e H+ associados à adsorção de água. Logo, interações específicas entre íons presentes na água e sólidos isolantes contribuem para os padrões de cargas. Neste trabalho foram analisados padrões eletrostáticos em uma superfície de sílica recoberta por eletrodos de ouro produzidos por técnicas microlitográficas e partículas amorfas de fosfato de alumínio e sílica de Stöber utilizando a microscopia de força Kelvin (KFM) sob umidade relativa controlada. Os potenciais elétricos sobre a superfície de sílica dependem fortemente da umidade relativa, bem como da polarização dos eletrodos de ouro. A formação e dissipação dos padrões eletrostáticos são mais rápidas sob altas umidades. Já em baixas umidades a preservação dos potenciais elétricos é mais efetiva. Os potenciais elétricos das partículas de sílica e fosfato de alumínio são fortemente influenciados pela umidade relativa, sendo alterados mesmo em um ambiente completamente isolado eletricamente e aterrado. Os potenciais são modificados por eventos de adsorção e dessorção de água: sílica de Stöber torna-se mais negativa com o aumento da umidade, enquanto o fosfato de alumínio torna-se menos negativo, na ausência de qualquer ação de indução por um campo elétrico. Os resultados mostraram que a adsorção de água modifica os padrões de cargas de superfícies inorgânicas em escala nanométrica e que a eletroneutralidade não é uma característica geral de materiais isolantes. Neste trabalho também foram examinadas propriedades mecânicas de rigidez e adesão em nanoescala de partículas de fosfato de alumínio e dióxido de titânio, utilizando a microscopia de força pulsada digital (DPFM). As partículas apresentam uma grande heterogeneidade mecânica, mostrando domínios bastante diferenciados entre si. A nanoindentação da ponteira do AFM sobre as partículas mostrou que o dióxido de titânio apresenta maiores valores de rigidez, módulo de Young, força e energia de adesão e de histerese na deformação de suas superfícies. / Abstract: Electrostatic charging is familiar to most persons but knowledge on this topic is still rather empiric, mainly because fundamental ideas on the structure of matter are not well connected to the phenomenology of insulator charging. This thesis explores the following hypothesis: the atmosphere is as an electric charge reservoir for insulators, due to the partition of OH- and H+ groups associated to water adsorption. Thus, specific interactions between ions of adsorbed layers of water and insulating solids contribute to charge patterning. In this work, electrostatic patterning was examined in a silica surface partially covered with sets of interdigitated gold electrodes produced by microlithography techniques and also in aluminum phosphate and Stöber silica amorphous particles, using Kelvin force microscopy (KFM) under controlled relative humidity. Electric potentials acquired from the silica surface depend largely on the relative humidity as well as on the applied potentials at the gold electrodes. Pattern formation and dissipation are much faster under high relative humidity while the charged or discharged silica states are both more stable at low humidity. The electric potential measured along the surface of amorphous particles changes with relative humidity within an electrically shielded and grounded environment. Thus, water adsorption and desorption modify charge status of these particles: Stöber silica surface becomes more negative at higher humidity while aluminum phosphate becomes less negative, without any external electric potential or inductive input. These results show that water adsorption modifies charge status of inorganic surfaces and that electroneutrality is not a widespread characteristic of insulating materials. Another section of the thesis describes local nanomechanical stiffness and adhesion properties for aluminum phosphate and titanium dioxide particles, using digital pulsed force microscopy (DPFM). Aluminum phosphate and titanium dioxide particle domains present a large degree of heterogeneity. Aluminum phosphate particles are softer materials than titanium dioxide, undergoing greater nanoindentation of the AFM tip. On the other hand, titanium dioxide particle surfaces present larger stiffness, Young modulus, tipadhesion force, energy dissipated by hysteresis and detachment energy than aluminum phosphate particles. / Doutorado / Físico-Química / Doutor em Ciências

Orientadores: Harry Westfahl Junior, Amir Ordacgi Caldeira / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica Gleb Wataghin / Made available in DSpace on 2018-08-10T23:02:41Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Fernandes_RafaelMonteiro_D.pdf: 6829160 bytes, checksum: 4dfae2ffd4b06c5c3c1f89f399700913 (MD5) Previous issue date: 2008 / Resumo: Um dos objetivos centrais das Ciências Naturais é relacionar as estruturas dos mais diversos sistemas com as funções particulares que os caracterizam. Por exemplo, no que se refere a materiais, sejam eles sintéticos ou biológicos, a ciência está constantemente buscando a predição de diferentes propriedades macroscópicas a partir do conhecimento das suas estruturas mi- croscópicas. Nesta tese, investigamos as propriedades magnéticas e de transporte de sistemas que apresentam interações competitivas em diferentes escalas de comprimento. Como resultado desta competição, surge um estado termodinâmico caracterizado por um parâmetro de ordem modulado, dando origem a uma série de con.gurações espacialmente inomogêneas. A termo- dinâmica destes estados modulados pode ser descrita pelo chamado modelo de Brazovskii, que prevê uma transição de primeira ordem, induzida pelas .utuações do parâmetro de ordem, entre a fase homogênea e a fase modulada. Há uma vasta gama de sistemas encontrados na Natureza que parecem se encaixar nesta descrição de Brazovskii, compreendendo estruturas tão díspares quanto cristais líquidos e condensados de píons em estrelas de nêutrons. No presente trabalho, investigamos dois sistemas físicos particulares. Motivados pela rica variedade de domínios obser- vados experimentalmente em filmes finos magnéticos, estudamos as propriedades magnéticas de blocos ferromagnéticos dipolares com dimensões finitas e condições de contorno não-periódicas. Desenvolvendo uma modelagem baseada na solução da Hamiltoniana de Brazovskii, pudemos explicar, de maneira inédita e consistente, a estrutura de domínios magnéticos dos filmes finos de MnAs:GaAs, um promissor candidato a aplicações no campo da spintrônica. Além disso, estabelecemos uma relação clara entre o fenômeno de reorientação magnética e a mudança na forma das curvas de histerese observada nesses filmes. O segundo tipo de sistemas que in- vestigamos foram os isolantes de Mott, cujas propriedades de transporte foram determinadas a partir do modelo de redes de resistores correlacionados. Considerando que a transição de Mott térmica pertence à classe de universalidade de Ising, mostramos que a condutividade macroscópica depende não apenas da magnetização, mas também da densidade de energia, dando origem a um comportamento de crossover. Através destes resultados, lançamos luz sobre a aparente e misteriosa incoerência entre as previsões teóricas e as medidas experimentais recentes envolvendo isolantes de Mott não-dopados. Prosseguindo para as fases inomogêneas dos isolantes de Mott dopados, estudamos a condutividade macroscópica das mesofases eletrônicas com ordenamento de carga esmético e nemático, as quais são encontradas nos niquelatos e nos cupratos, respectivamente. Inspirados nos conceitos da Física dos cristais líquidos, expressamos de forma bastante intuitiva a relação entre as propriedades de transporte e a termodinâmica das mesofases eletrônicas anisotrópicas, descrita pelo modelo de Brazovskii / Abstract: Natural Sciences is to relate the structures of systems to example, in what concerns materials, either synthetic or for the prediction of different macroscopic properties from the knowledge of their microscopic structure. In this thesis, we investigate the magnetic and transport properties of systems with competing interactions in distinct length scales. As a result of such a competition, there is a thermodynamic state characterized by a modulated order parameter, originating a set of spatially inhomogeneous con½gurations. The thermodynamics of these modulated states can be described by the so-called Brazovskii model, which predicts a fluctuation induced first order transition from the homogeneous phase to the modulated phase. There is a large diversity of systems for which the Brazovskii description seems suitable, including utterly disparate structures such as liquid crystals and pion condensates in neutron stars. In the present work, we investigate two particular physical systems. Motivated by the rich variety of domains experimentally observed in magnetic thin films, we study the magnetic properties of ferromagnetic dipolar slabs with finite dimensions and non-periodic boundary conditions. After developing a model based on the solution of the Brazovskii Hamiltonian, we were able to explain, in a consistent and novel way, the magnetic domain structures of MnAs:GaAs thin films, which are promising candidates for spintronics devices. Moreover, we established a clear connection between the film's magnetic reorientation and the experimentally observed change in the hysterisis loops shape. The second class of systems we investigated were the Mott insulators, whose transport properties were determined from the correlated resistor network model. After considering that the finite temperature Mott transition belongs to the Ising universality class, we showed that the macroscopic conductivity depends not only on the magnetization, but also on the energy density, giving rise to crossover behaviour. Using these results, we shed light upon the apparent and mysterious inconsistency between the theoretical predictions and the experimental measurements regarding undoped Mott insulators. Proceeding to the inhomogeneous phases of doped Mott insulators, we studied the macroscopic conductivity of electronic mesophases with smectic and nematic charge ordering, which are found in the nickelates an in the cuprates, respectively. Inspired by the concepts from the Physics of liquid crystals, we expressed in an intuitive way the connection between the transport properties and the thermodynamics of anisotropic electronic mesophases described by the Brazovskii model / Doutorado / Física da Matéria Condensada / Doutor em Ciências

Neste trabalho apresenta-se uma alternativa para utilização de vidros laminados provenientes de rejeitos industriais ou pós-consumo. Reciclando o vidro laminado, por meio de uma série de moagens, pode-se obter dois tipos de rejeitos: vidros de partículas pequenas (200 e 325 mesh), que não conseguem ser reaproveitados pela indústria vidreira, e filme de poli(vinil butiral) - PVB - impregnado com uma pequena quantidade de carga, que tem como destino os aterros. No presente estudo, esses dois resíduos foram aproveitados na fabricação de vernizes curados por radiação ultravioleta empregados para proteção de pisos de madeira. O filme de PVB foi utilizado na formulação de um isolante, em razão de sua alta flexibilidade e boa aderência à madeira, e o vidro de baixa granulometria foi empregado como carga nos vernizes chamados de alto tráfego para o aumento da resistência à abrasão dos mesmos (propriedade fundamental de vernizes para pisos de madeira). Pelos resultados obtidos, verificou-se que o isolante preparado com o filme de PVB em solução alcoólica e misturado a um monômero acrílico trifuncional, como o trimetilolpropano triacrilato (TMPTA), quando aplicado sobre pisos de madeira, obteve-se bons resultados de aderência, arrancamento e flexibilidade, podendo assim substituir os isolantes utilizados atualmente, produtos com cura por radiação ultravioleta, em base aquosa, e que apresentam alto custo por serem preparados com resinas importadas. Foi observado que quanto maior a quantidade de solução de PVB, melhor a flexibilidade do filme e, conseqüentemente, melhor a resistência ao arrancamento do revestimento. Os vidros de baixa granulometria apresentaram resultados muito satisfatórios quando utilizados como carga nos vernizes de alto tráfego, especialmente ao se combinarem com o óxido de alumínio (carga atualmente utilizada nesses sistemas), aumentando ainda mais a resistência à abrasão dos vernizes e também a estabilidade dos vernizes (quanto à sedimentação e à geleificação). Para todas as combinações de cargas preparadas neste trabalho foram bons os resultados obtidos, podendo-se optar pela utilização daquelas com maior quantidade de vidro, uma vez que este, por tratar-se de um resíduo, torna tais combinações mais econômicas. / The present work features an alternative for the utilization of the windshield after its use. The recycling of the laminated glass, through a series of grindings, make possible to obtain two kinds of materials: glasses of small particles (200 and 325 mesh), that cannot be recovered in the glass industry, and a poly(vinyl butiral) - PVB - sheet impregnated with a small amount of filler, that has as final disposal the sanitary landfill. In this study these two materials were introduced in the formulation of ultraviolet curing varnishes used to the protection of wood flooring. The film of PVB was used in the formulation of a primer, due to its high flexibility and good adherence to the wood, and the glass of low granulometry was used as a filler in the so-called high traffic varnish, to increase the abrasion resistance (main property of these varnishes). The results obtained showed that the primer prepared with the PVB sheet in alcoholic solution, mixed with a trifunctional acrylic monomer, like TMPTA, when applied on wood flooring, obtained good results of adherence, scrape adhesion, flexibility and stability and could substitute the primers used nowadays that are UV curing products, however water based ones, and that has a high cost because of the imported resins that are used in their formulations. It was observed that larger the amount of solution of PVB, better the flexibility of the film and, consequently, better its scrape adhesion. The glasses of low granulometry also presented very satisfactory results when used as fillers in the high traffic varnishes, mainly when in combination with aluminium oxide (filler used in these systems), increasing more the abrasion resistance of the varnishes and also their stability (the sedimentation and geleification have showed better results). To all filler combinations studied in this work the results were good and the best one can be the ones that presented the largest amount of glass, since as a residue, make these combinations more economical.

Cette thèse est consacrée à l'étude des phases de Mott isolantes des systèmes unidimensionnels d'atomes froids fermioniques à plusieurs composantes. La première partie de ce travail consiste en l'étude du modèle des atomes froids de type alcalinoterreux de spin nucléaire I=1/2. Ces atomes possèdent un état excité métastable offrant à ces atomes un degré de liberté orbital supplémentaire et en fait des fermions à quatre composantes. L'étude est menée au demi-remplissage, aux forts et aux faibles couplages par des moyens analytiques (théorie conforme, bosonisation, refermionisation, groupe de renormalisation); elle conduit à un diagramme de phase très riche. Il comporte sept phases isolantes de Mott dont trois sont particulièrement intéressantes, car elles présentent un ordre caché qui s'apparente à la physique de Haldane de la chaîne antiferromagnétique de spin-1. Ces conclusions sont mises en regard avec des simulations numériques exécutées avec l'algorithme du groupe de renormalisation de la matrice densité (DMRG), pour un régime de couplages intermédiaires. La comparaison montre une continuité adiabatique entre les différents régimes de couplages. Une étude similaire d'un modèle d'atomes froids de spin-3/2 met en évidence la physique de Haldane dans le secteur de charge des degrés de liberté, avec pour modèle effectif une chaîne de (pseudo-)spin-1. L'étude nous permet également l'investigation des propriétés de température nulle de la chaîne bilinéaire et biquadratique de Heisenberg SO(5). On montre qu'elle présente deux phases gappées : l'une dimerisée et l'autre possédant une symétrie cachée (Z_2xZ_2)² et des états de bords de spin-3/2, séparées par un point critique appartenant à la classe d'universalité SO(5)_1. Enfin, une étude de systèmes d'atomes froids de spins demi-entiers (à 2N composantes) généralise les résultats obtenus pour les spins-3/2. Cela nous conduit en particulier à mettre en évidence un effet pair/impair suivant N, en tout point similaire à l'effet pair/impair des chaînes de spin, découvert par Haldane en 1983. / This thesis is devoted to the investigation of the Mott insulating phases arising in onedimensionalmulticomponent fermionic cold atoms systems. The first part of this work isthe study of a model with alkaline-earth cold atoms with nuclear spin I = 1/2. Thoseatoms enjoy an additional orbital degree of freedom, due to the presence of a metastableexcited state ; they thus have a total of four components. Our investigation is carried athalf-filling, at strong and at weak couplings by means of analytic methods (conformaltheory, bononization, refermionization, renormalisation group). We found that the zerotemperature phase diagram of the system is very rich : it contains seven Mott insulatingphases, among which three are particularly interesting, since they display a hiddenorder, related to the Haldane physics of the antiferromagnetic spin-1 Heisenberg chain.Our conclusions are checked against numerical simulations, that were carried out with thedensity matrix renormalization group (DMRG) algorithm for intermediate couplings. Thecomparison shows an adiabatic continuity between the different regimes. A similar studyfor a model of cold atoms with hyperfine spin-3/2 highlights the Haldane physics in thecharge sector of the degrees of freedom, with an effective model given by an antiferromagneticpseudo-spin-1 chain. This analysis provides us an opportunity to investigate thezero temperature properties of the SO(5) bilinear-biquadratic Heisenberg chain. We showthe presence of two gapped phases : one is dimerized, the other has a hidden symmetry(Z2 × Z2)2 and spin-3/2 edge states, and they are separated by a critical point that belongsto the SO(5)1 universality class. Finally, we investigate half-integer hyperfine spincold atoms systems with 2N components which generalized the results obtained for thehyperfine spin-3/2 model. This leads us to find an even/odd effect according to the parityof N, very similar to the even/odd effect of spin chains, discovered by Haldane in 1983.

Orientador: Iakov Veniaminovitch Kopelevitch / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Física Gleb Wataghin / Made available in DSpace on 2018-08-22T01:33:07Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Baring_LuisAugustoGomes_D.pdf: 21081310 bytes, checksum: 275f0ba5ff80d6f9f19f53cf8316e1a6 (MD5) Previous issue date: 2012 / Resumo: No presente trabalho estudamos os semimetais bismuto Bi, antimônio Sb e Bi1-xSbx, materiais com propriedades topologicamente não triviais. Observamos a ocorrência de supercondutividade intrínseca em bismuto com TC »= 8:5K. Construímos, a partir dos dados de magnetização e resistência, o diagrama de fase do campo crítico H versus a temperatura T. Esse diagrama de fase, pode ser ajustado segundo modelos da literatura válidos para supercondutividade granular. Detectamos, no bismuto, o aumento da corrente Josephson e acoplamento intergranular no limite quântico devidos à quantização de Landau. Isso se manifesta como uma supercondutividade reentrante. Foi também encontrada transição tipo metal-isolante induzida por campo magnético em todos os materiais estudados. O diagrama de fase H versus T mostra uma extraordinária semelhança entre os três materiais. A amostra Bi1-xSbx, com x = 0:052, revelou a ocorrência de transição semimetal-isolante topológico já em campo magnético zero. Fizemos uma comparação com resultados anteriores da literatura, analisando a dependência da temperatura em que ocorre essa transição em relação à concentração de antimônio x e ao campo magnético B e demonstramos a similaridade entre eles. Observamos, também, supercondutividade nos semimetais bismuto, antimônio e no Bi1-xSbx, induzida por dopagem com os metais ouro e índio, e mostramos que a supercondutividade está associada à interface entre os metais e os semimetais. Finalmente, encontramos a indução de supercondutividade mediante a aplicação de campo magnético em bismuto, consistente com a ocorrência de férmions de Majorana na interface entre esse material e a tinta prata usada para os contatos. Tal observação pode ser devida, também, à ocorrência de um estado supercondutor fora do equilíbrio. / Abstract: In this work we studied the semimetals bismuth Bi, antimony Sb and Bi1-xSbx, all of them with non-trivial topologic properties. We observed an intrinsic superconductivity in bismuth, with TC »= 8:5 K. The phasediagram of the critical field H versus the temperature T, based upon the magnetization and resistance data, may be well fitted according to theoretical models valid for granular superconductivity. We also detected, in bismuth, the increase of the Josephson current and interganular coupling in the quantum limit due to Landau quantization. This manifests itself as a reentrant superconducting state. Our results revealed a metal-insulator transition triggered by magnetic field, for all the studied materials. The phase diagram H ¡T shows a striking similarity between them. The sample Bi1-xSbx with x = 0:052 demonstrated a semimetal-insulator transition even at zero field. We compared our results with previous results of other groups and analyzed the temperature dependence of the transition as a function of the antimony amount x and the magnetic field B and demonstrated their similarity. We also observed supeerconductivity in the semimetals bismuth, antimony and Bi1-xSbx, triggered by doping with the metals gold and indium, and showed that the superconductivity is associated to the interface between the metals and the semimetals. Finally, we found the superconductivity induced by the aplication of magnetic field in bismuth, consistent with the Majorana fermions present in the interface between this material and the silver paste contacts. This may also be related to a non-equilibrium superconduting state. / Doutorado / Física / Doutor em Ciências

[pt] Nesta tese estudamos as propriedades físicas de materiais fortemente correlacionados e desordenados, usando Hamiltonianos modelos para descrevê-los. A tese está dividida em duas partes. Na primeira, estudamos o modelo de Anderson periódico para descrever as propriedades de um isolante Kondo. Em particular tomamos o composto de Ce3Bi4Pt3 como paradigma deste tipo de materiais caracterizados por apresentar um pequeno gap(da ordem dos meV ). Na presença de pequenas concentrações de impurezas metálicas como íons de La substituindo os de Ce, como é o caso da liga (Ce1-xLax)Bi4Pt3, sofre uma transição metal-isolante. O Hamiltoniano de Anderson periódico é resolvido a partir da solução de um único sítio atômico que logo é embebido numa rede de Bethe. Este modelo consegue explicar qualitativamente os resultados experimentais como a resistividade em função da temperatura para diferentes concentrações de íons de La, assim como as propriedades óticas do sistema puro. A influência da localização de Anderson nesta transição é analisada a partir do estudo da condutividade elétrica do sistema. A segunda parte está dedicada ao estudo das propriedades de sistemas descritos pelo Hamiltoniano de Falicov- Kimball, largamente utilizado para estudar fenômenos como a transição de valência e metal- isolante, também em compostos de Metais de Transição e Terras Raras. Neste modelo, o caráter destas transições ainda não está bem estabelecido já que o resultado é muito dependente da aproximação utilizada. Utilizamos o Hamiltoniano de Falicov-Kimball sem spin onde a banda de condução é tratada de forma exata já que mostramos a sua equivalência com o problema de uma liga. Os estados f são resolvidos em forma aproximada a partir da equação de movimento, aproximação que chamamos de Aproximação do Estreitamento Dinâmico(AED). Estudamos as propriedades eletrônicas como a ocupação dos estados localizados em função da energia local. Também neste caso, analisamos um sistema desordenado estudando o contraponto entre a correlação eletrônica e a desordem. As diferentes fases que aparecem no sistema como, metálica, isolante de Anderson e de Mott são investigadas em função dos parâmetros que definem o sistema. / [en] In this thesis we study the properties of strongly correlated and disordered materials, using model Hamiltonians to describe them. The thesis is divided in two parts. The first one studies the periodic Anderson model used to describe the properties of a Kondo insulator. In particular we take Ce3Bi4Pt3 as a paradigmatic compound, characterized by a small gap(of the order of meV ). For small concentration of metallic impurities, ions of La substituting Ce, the alloy (Ce1-xLax)Bi4Pt3 suffers a metal- insulator transition. The periodic Anderson Hamiltonian is solved using the atomic solution that is embedded into a Bethe lattice. This model explains the experimental results as the resistivity as a function of temperature for different concentrations of ions of La, as well as, the optical properties of the pure system. The Anderson localization is analyzed studying the electric conductivity of the system. The second part of the thesis is dedicated to study the property of a system described by the Falicov- Kimball Hamiltonian. This Hamiltonian has been used to study the valence and metal-insulator transitions in Transitions Metal and Rare Earth compounds. In this model, the character of these transitions is still not well understood, since it is very dependent of the approximation used. We study the Falicov-Kimball Hamiltonian without spin. The conduction band is exactly described since we show its equivalence with the problem of an alloy. The f states are studied using the equation of motion for the Green functions, decoupling them in a way defined as the Dynamic Narrowing Approximation(DNA). We study the occupation of the local states as a function of energy and other electronic properties. For an alloy the interplay between the electronic correlation and disorder is analized. The different phases that appear in the system, as metallic and Anderson and Mott insulating, are investigated as a function of the parameters that define the system.

Dans ce rapport de thèse, nous présentons les résultats obtenus avec la croissance d'assemblages supramoléculaires hautement cristallins et stables à température ambiante sur des surfaces isolantes d'halogénures d'alcalins. L'objectif de cette étude est de caractériser structurellement ces réseaux auto-assemblés et de mettre en évidence l'ensemble des forces d'interaction mises en œuvre dans les processus de croissance et de diffusion, en combinant la microscopie à force atomique en mode non contact (nc-AFM) sous ultravide et des calculs théoriques basés sur la théorie de la fonctionnelle de la densité (DFT) et la dynamique moléculaire. Nous montrons comment des paramètres bien définis concernant le choix de la molécule d'une part tels que sa taille, sa forme, sa symétrie, sa flexibilité et sa fonctionnalité, et le choix du substrat d'autre part, influent sur la morphologie de croissance et permettent de contrôler les propriétés de diffusion des molécules en surface et donc la structure supramoléculaire résultante. / In this thesis, we report the results obtained with the growth of highly crystalline and stable supramolecular assemblies at room temperature on insulating surfaces of bulk alkali halides single crystals. The objective of this study is to structurally characterize these self-assembled networks and understand all the interaction forces involved in the growth and diffusion processes. This is performed by joint non-contact atomic force microscopy (nc-AFM) experiments in ultrahigh vacuum and theoretical calculations based on density functional theory (DFT) and molecular dynamics. We show how well-defined parameters for the choice of the molecule on the one hand such as size, shape, symmetry, flexibility and functionality, and the choice of the substrate on the other hand, influence the morphology growth and serve to steer the structure and diffusion properties of such systems.

Apresentamos alguns métodos numéricos para a resolução das equações hiperbólicas que regem problemas de transporte de cargas elétricas em isolantes, aplicando-os a quatro problemas específicos: injeção de corrente por um contato ôhmico em uma amostra com voltagem constante aplicada; transporte de um pulso de cargas através de uma amostra em circuito aberto; transporte de um pulso de cargas através de uma amostra submetida a uma diferença de potencial constante (tempo de vôo); e, finalmente, descarga termo-estimulada em circuito aberto. Empregamos, basicamente, dois tipos de métodos: características e diferenças finitas. Concluímos que, quando as descontinuidades são importantes, é mais conveniente usar o método das características; porém, quando não houver descontinuidades ou se estas não forem importantes, alguns métodos de diferenças finitas podem ser utilizados com boa precisão e menores tempos de computação do que aqueles gastos pelos métodos das características. / Numeral methods for solving partial differential equations of the hiperbolic type, governing some problems of transport of electric charge in dielectrics are presented and then applied to four specific problems: injection of charge via an ohmic contact into a sample with a constant applied voltage; transport of a pulse of charge through a sample in the open circuit mode; transport of a pulse of charge through a sample subjected to a constant voltage; and finally, thermally stimulated discharge in open circuit. Essentially two kinds of methods are employed: the method of characteristics and finite-difference methods. It is concluded that when discontinuities are important, the method of characteristics is the most convenient; otherwise, appropriate finite-difference schemes can be used with sufficient precision and less time expenses in computers.

Neste trabalho de mestrado apresentamos um estudo sobre a manifestação do efeito Rashba em isolantes topológicos na ausência de simetria de inversão estrutural. Os cálculos das propriedades atomísticas, energéticas e as estruturas eletrônicas são abordados através de métodos de primeiros princípios baseados na teoria do funcional da densidade. E seus resultados foram utilizados para o desenvolvimento de hamiltoniana efetiva baseado no modelo de Zhang. Realizamos o estudo de dois sistemas: 1) Bi$_2$Se$_3$ com átomos de Sn depositados na superfície: Este sistema pode ser entendido através da manifestação do efeito Rashba sobre um isolante topológico dada a quebra de simetria de inversão estrutural. Para um sítio de deposição específico, os átomos de Sn causam uma reconstrução da superfície e um terceiro cone de Dirac é observado na estrutura eletrônica. Este terceiro cone é não localizado na superfície e pode ser entendido como a manifestação do efeito Rashba. 2) PbBiI: Reportado aqui como um novo isolante topológico 2D com efeito Rashba. Descobrimos este sistema por um estudo sistemático sobre uma família de materiais formados por átomos tipo IV, V, e VII, cuja estrutura cristalina é hexagonal e não centrossimétrica. Mostramos que o PbBiI possui: i) Estabilidade mecânica, ii) Spin-splitting Rashba de 60 meV, iii) um gap de energia não trivial de 0.14 eV, iv) retroespalhamento proibido entre os estados de borda e v) retroespalhamento proibido entre os estados do bulk no entorno do nível de Fermi. Estas propriedades fazem do PbBiI um candidato para construção de dispositivos de spintrônica que atenua a perda de energia. / In this work, were studied the Rashba effect in topological insulators without structural inversion symmetry. We performed a first principles study based on density functional theory to calculate the atomistic properties, formation energy and electronic structure. These results were used to development a effective Hamiltonian based on Zhang model. They were studied two systems: 1) Bi$_2$Se$_3$ with Sn atoms deposited on the surface: This system can be seen as the Rashba effect manifestation on a topological insulator due to the structural inversion symmetry breaking. For a specific deposition site, the Sn atoms cause a reconstruction of the surface and display a third Dirac cone in the electronic structure. This third cone is not located on the surface and can be understood as the giant Rashba effect manifestation. 2) We propose a new non-centrosymmetric honeycomb-lattice QSH insulator family formed by the IV, V, and VII elements. The system formed by Bi, Pb and I atoms is reported here as a new 2D topological insulator with Rashba effect. We show that this system has: i) Mechanical stability, ii) spin-splitting Rashba of 60 meV, iii) nontrivial energy gap of 0.14 eV, iv) backscattering forbidden for both edge and bulk conductivity channels in the nanoribbon band structure. These properties make PbBiI a good candidate to construct spintronic devices with less energy loss.